基于卧式加工中心主轴箱的可靠性增长技术研究
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基于卧式加工中心主轴箱的可靠性增长技术研究
楚文龙李英杰杨冬
（沈阳机床（集团）有限责任公司。
沈阳１１０１４２）
摘要：以卧式加工中心主轴箱为例，从设计、工艺装配和外购件选型等方面提出了在新产品开发过程中提高产品可靠性的方法。
关键词：可靠性故障主轴箱齿轮
这些年我国机床行业发展迅速，国内机床整体水平不断提升。
然而与欧美和日本等高水平机床厂家相比，我们的产品还存在较大差距，主要体现在加Ｔ精度、运行可靠性、多功能复合等方面的性能指标低于国外同类产品。
其中，可靠性是衡量一个产品性能的关键指标，国内机床在这方面的表现却很难令人满意，亟待提高。
主轴箱作为卧式加工中心的关键部件。
它的性能决定着整台机床的性能，本文以主轴箱为例介绍在新产品开发过程中提高产品可靠性的一些做法。
１先期产品故障数据收集
获取先期产品主轴箱部件主要出现的故障模式、故障发生的主要部位以及先期产品可靠性薄弱环节的相关信息，对这些信息进行整理分析，为产品设计、工艺装配和外购件选型等过程提供指导，能够有效地为产品可靠性增长提供参考。
以符合正常批量生产条件下的机床，并且与新开发产品规格相似的产品为目标，从公司售后服务部门获取３０台相关产品故障信息。
对相关产品主轴箱故障
信息整理，得到常见故障有主轴箱噪音较大和主轴箱变档油缸漏油等。
经分析主轴箱噪音与设计、工艺装配和轴承的质量有关，而主轴箱变档油缸漏油主要与外购件密封件的质量有关。
这样为提高主轴箱可靠性指明了方向。
２可靠性设计
主轴箱方案设计时，综合考虑可靠性、技术先进性及经济性等设计准则，在整体结构上采用成熟的结构（图１），在此基础上根据设计参数来确定具体结构尺寸。
同时，充分考虑这种结构易出现的故障模式，确定影响这种结构可靠性的关键零部件，设计中进行适当改进。
根据前面的工作，我们知道主轴箱噪音较大是一个常见的故障，在设计阶段把这一问题作为重点。
经分析主轴箱噪音主要源于齿轮，在设计过程中采取改进措施，以提高主轴箱可靠性。
具体做法如下：
（１）严格控制箱体轴系位置度。
对各齿轮轴系距离尺寸精度控制在Ｏ．Ｏｌ姗。
各齿轮轴轴线与主轴轴线平行度控制在Ｏ．Ｏｌｍｍ，从设计角度保证箱体各轴系间的位置精度：保证齿轮正确啮合，降低噪音的产生。
（２）针对主轴箱体较大面积的薄壁，增加加强筋（图ｌ中可以看到），提高主轴箱体刚度。
减少振动噪声的幅度。
（３）齿轮设计方面，一是适当增大两组啮合齿轮的螺旋角，由１０。
增大到１５０，这样可增加重合系数，增加啮合线长度，使单位啮合线上的载荷减小，从而降低噪声’；二是对齿轮进行齿顶、齿根修缘设计和齿向修形设计，这样有助于改善啮合性能，减少啮合冲击，降低噪音。
图１主轴箱结构剖视图
３工艺装配过程可靠性保证
工艺方案设计阶段针对先期产品常见故障信息，确定关键部件作为质量控制关键点，对其工艺进行重点研究，优化工艺方案。
主轴箱关键部件有箱体和齿轮，对其工艺做严格控制，具体方案如下：
（１）主轴箱体粗加ｔ后进行去应力退火，消除残余内应力，减小后续加工中的变形。
（２）齿坯粗加工后，进行调质处理，在这过程中严格控制炉温，保持炉膛温度均匀，采用工位器具使工件均匀地加热及冷却，严禁将工件堆放在一起，防止热处理变形。
（３）齿面高频淬火应采用较低的淬火温度和较短的加热时间，均匀加热．缓慢冷却。
装配过程在产品可靠性保证环节之中是重中之重。
装配过程中。
工人严格按照工艺文件要求．进行装配和试验，检验员不但对装配结果进行检验和试验，而且对装配
过程进行检查，并做检查记录。
主轴箱装配过程中对重点
万方数据
万方数据
基于卧式加工中心主轴箱的可靠性增长技术研究
作者：楚文龙， 李英杰， 杨冬， CHU Wenlong， LI Yingjie， YANG Dong 作者单位：沈阳机床(集团)有限责任公司,沈阳,110142
刊名：
现代制造技术与装备
英文刊名：MODERN MANUFACTURING TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
年，卷(期)：2011(2)
本文链接：/Periodical_xdzzjsyzb201102008.aspx。
